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MÖGLICHKEITEN UND GRENZEN VON VIRTUAL - UND
AUGMENTED REALITY IM LABORPRAKTIKUM
Mesut Alptekin
Universität Paderborn, Mesut.Alptekin@upb.de
Abstract 1 Obwohl die Idee von Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) so alt ist
wie die Verbreitung erster Spielekonsolen und Computer, hat das Thema erst durch den
technologischen Fortschritt und dem damit verbundenen Preisverfall an Bedeutung
gewonnen [1]. So lassen sich mittlerweile bereits anspruchsvolle AR- und VR-Anwendungen
auf handelsüblichen Smartphones und Tablets betreiben [1][2]. Daraus erschließen sich
neue Möglichkeiten in der Lehre, z.B die Visualisierung räumlicher Darstellungen, die
Förderung der räumlicher Vorstellungskraft der Studierenden, sowie die Vermittlung von
abstrakten und damit schwer verständlichen Konzepten in den Naturwissenschaften [3].
Zahlreiche Studien zeigen bereits, dass, wenn AR effektiv in der Lehre eingesetzt wird, nicht
nur das Lerninteresse, sondern auch die Konzentration der Lernenden gesteigert werden
kann [3][4]. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass zunächst lernförderliche Merkmale
identifiziert und bzgl. ihrer Wirksamkeit in einer VR- oder AR-Umgebung untersucht werden
[5].
Zu den Pflichtveranstaltungen eines Elektrotechnik-Studiums an der Universität Paderborn
gehören drei fächerübergreifende Laborpraktika, die der Vertiefung theoretischer
Vorlesungsinhalte dient. Ein großes Problem stellt dabei die Bedienung der
elektrotechnischen Laborgeräte dar. Sowohl Studierende als auch die betreuenden
Laboringenieure kritisieren, dass ein erster Kontakt mit den Geräten erst innerhalb des
Praktikums stattfindet. Um dieser Problematik entgegen zu wirken, soll eine Lernumgebung
entwickelt werden, in der Studierende den Umgang mit dem Laborequipment sowohl zeit-
als auch ortsunabhängig erlernen können.
In diesem Beitrag wird daher untersucht, welche Potentiale die VR- und die AR-Technologie
auf mobilen Endgeräten bieten, um praktische Fertigkeiten im Umgang mit
elektrotechnischer Laborausstattung als Vorbereitung auf das praktische Arbeiten im Labor
zu erwerben und zu vertiefen. Es wird gezeigt, wo die besonderen Unterschiede und
Vorzüge beider Technologien sind und insbesondere wie die (Inter-)Aktion des Lernenden
innerhalb einer VR- oder AR-Umgebung aussehen kann.
In einer anschließenden Arbeit soll ausgehend von den hier erarbeiteten Potentialen und
den zu bekannten lerntheorethischen und kognitionspsychologischen Thereorien des
Wissenserwerbs ein Konzept zur Gestaltung einer VR- und einer AR-Umgebung im Rahmen
eines Laborpraktikums entwickelt werden. Dabei werden motivationspsychologischeAspekte, z.B. etablierte Gamification-Konzepte analysiert, die in solch einer Umgebung
genutzt werden können, um u.a.die Lernmotivation weiter zu fördern.
Keywords: Virtual Reality, Augmented Reality, Laborpraktika, Ingenieurdidaktik,
Labordidaktik
Abstract 2 Although the idea of Augmented Reality (AR) and Virtual Reality (VR) is as old as
the invention of the first game consoles and computers, the topic has gained in importance
in our daily lives only through technological progress and the related price decline. In this
way, sophisticated AR and VR applications can now be run on usual smartphones and
tablets [1] [2]. This opens up new possibilities in teaching, e.g. through visualization and
promotion of student’s spatial imagination, as well as the mediation of abstract and
difficult concepts and phenomena in sciences [3].
There are already numerous studies highlighting the potential of AR in some educational
domains and its impact on learners regarding increased motivation and concentration on
the topic. However, the AR-Technology has yet to be implemented and integrated correctly
into learning environments [3] [4]. Also, further studies are needed to analyze and identify
the learning-promoting characteristics with regards to their efficacy in a VR - or AR
environment [5].
Background of this research: The compulsory courses of an electrical engineering program
at the University of Paderborn include three interdisciplinary laboratory practices with the
purpose of deepening theoretical lecture contents. A major problem is the operation of the
electro-technical laboratory equipment. Both students and the supervising laboratory
engineers criticize that a first contact with the devices takes place only within the practical
work, in order to counteract this issue, a learning environment is to be developed in which
students are able to acquire practical skills in handling the lab equipment independently
from time or location constraints.
Hence this paper examines the potentials of VR - and AR technology on mobile devices to
acquire and deepen practical skills in dealing with electro-technical laboratory equipment.
The particular differences and advantages of both technologies will be shown, and
furthermore how the learners’ (inter)action can look like in a VR or AR environment.
In a subsequent research paper, the acquired potentialities and the theoretical and
cognitive psychological theories of knowledge acquisition will be used in order to develop a
concept for designing a VR and an AR environment within the framework of a laboratory
practice. In addition, the motivation psychology and some of its’ applications in
gamification concepts will be analyzed and used to boost learning motivation.
Keywords: Virtual Reality, Augmented Reality, Laboratory Practice, Engineering Education
Referenzen
[1] S. Yuen, G. Yaoyuneyong, und E. Johnson, „Augmented reality: An overview and five directions
for AR in education“, J. Educ. Technol. Dev. Exch., Bd. 4, Nr. 1, S. 119–140, 2011.[2] E. Herber, „Augmented Reality–Auseinandersetzung mit realen Lernwelten“, E-Learn.
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Educ., Bd. 73, S. 178–188, Apr. 2014.
[5] M. Kesim und Y. Ozarslan, „Augmented Reality in Education: Current Technologies and the
Potential for Education“, Procedia - Soc. Behav. Sci., Bd. 47, S. 297–302, Jan. 2012.KOMPETENZENTWICKLUNG IM STUDIUM DURCH
LABORARBEIT ERMÖGLICHEN MITTELS GEZIELTER
FÖRDERUNG DER LEHRENDEN
Technische Hochschule Mittelhessen, Gieße
Silke.Bock@muk.thm.de
Abstract 1 Die Bedeutung des Lernorts Labor für die Entwicklung von Kompetenzen, wie sie
gerade durch die Bologna-Reform unter dem Stichwort Employability gefordert werden, ist
auch mit Blick auf die Erkenntnisse der Lehr-/Lernforschung zum nachhaltigen, vertieften
Lernen in den vergangenen Jahren gestiegen und wird weiter zunehmen: „Der
technologische Wandel durch Industrie 4.0 und Smart Services schaffen eine neue, digitale
Arbeitswelt, auf welche die angehenden Ingenieurinnen und Ingenieure vorbereitet werden
müssen” [1]. Zugleich werden die didaktischen Anforderungen an Lehrende, die
Lernprozesse im Laborkontext anleiten und ermöglichen, komplexer. Auch die steigenden
Studierendenzahlen und die zunehmende Heterogenität der Lernvoraussetzungen bilden
Herausforderungen, die Lehrende zunehmend zur intensiven Reflexion und zur
kontinuierlichen Weiterentwicklung ihrer Laborveranstaltungen sowie der Curricula, in
denen sie eingebunden sind, veranlassen.
Spezifische Angebotezur hochschuldidaktischen Weiterbildung sind bisher eher die
Ausnahm. Die Akteure im Lehr-/Lerngeschehen sind damit häufig auf sich gestellt. Die
besonderen Lernchancen im Labor werden oft nicht so genutzt wie es für erfolgreiches
Lernen mit der Perspektive auf die spätere Berufspraxis erforderlich wäre.
An den hessischen Fachhochschulen, heute alle Hochschulen für Angewandte
Wissenschaften, haben sich seit 1983 die „Labordidaktischen Seminare” etabliert und
kontinuierlich weiter entwickelt. Während zunächst nur die Laboringenieurinnen und
Laboringenieure ihre Praxis im Labor gemeinsam didaktisch reflektiert und weiter
entwickelt haben sind heute alle Akteursgruppen des Lernorts Labor durch die jährlichen
Workshops angesprochen. Durch gemeinsame Erkundung, didaktisch angeleitete Analyse
und Reflexion werden die individuellen hochschuldidaktischen Kompetenzen der Lehrenden
im Labor weiter entwickelt und die Laborkonzepte überarbeitet.
Als Angebot zur gezielten akademischen Personalentwicklung ist daraus der Studiengang
„Methoden und Didaktik in Angewandten Wissenschaften” in Kooperation aller hessischen
Fachhochschulen entstanden. Der Masterstudiengang wird als konsekutives Angebot der
Technische Hochschule Mittelhessen zum Wintersemester 2017/18 fortgesetzt und soll
einen nachhaltigen Beitrag zum Lehren und Lernen im Laborkontext leisten. Im Beitrag wird
das Praxisbeispiel im Bauingenieurwesen an der Hochschule RheinMain vorgestellt, bei dem
zwei Absolventen des Studiengangs forschendes Lernen im Labor umgesetzt und durch den
Einsatz digitaler Medien angereichert haben.Keywords: Kompetenzorientierung für Lehrende und Lernende, Laborpraxis, Curriculumentwicklung, Akademische Personalentwicklung Abstract 2 Laboratory work within study courses is of increasing importance with regard to employability aspects as (gefordert) within the Bologna Process but also according to latests results of research in the field of teaching and learning emphasising the impact on deep learning.”Technological change by industry 4.0 and smart service create a new, digital working environment that future engineers have to be prepared for” [1]. Hence, teaching competencies of academic staff that provide learning processes in the laboratory context get more and more complex. Increasing numbers of students and a large range of different learning prerequisites contribute to the challenges that teaching staff are facing, thus putting more emphasis on the need for intensive reflexion and continuous development of laboratory learning arrangements including also the curricula the laboratory work is integrated in. So far, there are only few offersfor teaching staff at universities with special regard to laboratoy work, and academic staff responsible for teaching and learning in this specific context are very often left alone, thus also leaving out many of the specific learning opportunities offered by the laboratory as a learning space and needed for a good preparation of students for their professional life. The Universities of Applied Sciences in Hessia have a long tradition with yearly seminars on teaching and learning in the laboratory context.Since 1983, there has been a continuous development in this field. At first the seminars were only adressing engineers with laboratory teaching tasks.Meanwhile, all academic staff teaching in this specific field are among the participants. Together, teaching practice in the laboratory is experienced,systematically analysed and reflected. On this basis, concepts are developed further, thus at the same time enhancing the individual teaching competencies of the participants. Based on this experience, the Universities of Applied Sciences in Hessia developed a joint study course focusing on methods and didactics in applied sciences. The master programme is planned to be continued by the Technische Hochschule Mittelhessen in autumn 2017.It is a substantial contribution to academic staff development with regard to teaching and learning in the laboratory as a learning space at university level. An example for a practical result is presented within the session, focusing a concept developed by alumni of the study course from Hochschule RheinMain applying the scholarship of teaching and learning in civil engineering while at the same time integrating digital media to improve learning in the respective laboratory. Keywords: Develompent of competences for teachers and learners, laboratory practice, curriculum development, adademic staff development
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LABORARBEIT UNTERSTÜTZT DEN LERNPROZESS
WELCHEN BEITRAG LIEFERT DAS VIRTUELLE LABOR?
Hans-Georg Bruchmüller
Hochschule Ulm; bruchmueller@hs-ulm.de
Abstract 1 An den Hochschulen für angewandte Wissenschaften steht die Lehre und darin
die Anwendung der Wissenschaften im Blickpunkt. Deshalb ist die Voraussetzung für die
Berufung des Bewerbers auf eine Professur eine mindestens 3-jährige Berufstätigkeit in der
Industrie. Vom Hochschullehrer wird erwartet, dass er sein Fachgebiet sowohl durch die
Lehre in der Vorlesung als auch im Labor vertritt. Denn vielfach ist die Anwendung des
Wissens nur im Labor möglich. Außerdem erschließt die Laborarbeit noch einmal auf einem
ganz anderen Weg den Zugang zum Wissenserwerb. Im Labor wird das Wissen nicht nur
durch Ohr und Auge aufgenommen, sondern durch alle übrigen Sinneskanäle wird die
Theorie wahrgenommen und begriffen. „Fasslichkeit” wird nur im Labor ermöglicht. Der
Beitrag der Laborarbeit zum Lernprozess beträgt deshalb nahezu 50%.
Um überhaupt im Labor arbeiten zu können, müssen die Studirenden natürlich erst einmal
mit den Geräten und der Arbeitsweise im Labor vertraut werden. Besonders in den
Grundlagenfächern ist es deshalb sinnvoll, dieStudierenden selbst kleine Experimente direkt
im Hörsaal bei der Behandlung der Theorie durchführen zu lassen. Das Labor wird so auf
einem sehr niedrigen Niveau in die Vorlesung integriert.
Da an den Hochschulen die Studierenden auf ihre spätere Industrietätigkeit vorbereitet
werden sollen, bekommt die Laborarbeit noch eine weiter Bedeutung in der Ausbildung.
Hier, im Labor, wird Projektarbeit mit allen ihren Facetten erfahren und gelernt. Dazu
gehören Projektmanagement, Arbeiten im Labor, Kommunikation, Ergebnispräsentation,
usw.
Man kann „Labor” daher als Lernort und auch als Teil des Lernprozesses bezeichnen.
Damit wird deutlich, dass das virtuelle Labor allein das reale Labor nicht ersetzen kann.
Alle Sinneswahrnehmungen werden bestenfalls auf „intelligente Tastendrücke” reduziert.
Wenn aber virtuelle Elemente didaktisch sinnvoll zur Vor- und Nachbereitung des realen
Labors eingesetzt werden, dann können sie sehr wohl die Herausbildung von „Fasslichkeit”
erleichtern und unterstützen. Aber: „Der Öl-Geruch muss bleiben”.
Abstract 2: The scope of the „University of applied sciences” is to teach and within to teach
the aplication of scienes. Therefor it is important that an applicant for teaching at the
university must have been busied in industry at least for 3 years. The professor has to
represent his field of teaching as well in lesson as in laboratory work. In many cases the
application of knowledge is possible only in the laboratory. Sometimes working in the
laboratory breaks a total new way to understand the theory. By laboratory working the
knowledge is receipted not only by ears and eyes but by all the other channels of senses.Theory is experienced and captured. Theory is transformed in feeling. Laboratory work adds the process of learning to 50%. To work successfully in laboratory the students have use instruments and methods of measuring. Especially at the beginning of study, in the lessons of basic subjects it is suitable to do small experiments in the classroom during teaching theory. So laboratory work is integrated into lesson. Another additional importance the laboratory work receives while we develop students to work in industry later on. In laboratory we teach the various facets of project management. So they learn how to run a project, to communicate, to present the result, how to write the report and so on. Laboratory work has the scope to learn how to work in a laboratory and it is part of the learning process. Therefor the “Virtual Laboratory” never can replace the reality of laboratory work, because all sensory perceptions are reduced to “intelligent hits of keys”. If virtual elements are used to prepare or to complete the work it will help to transform the knowledge into feeling. But “The taste of oil must remain”.
MATHEMATIK IN DER BASIC ENGINEERING SCHOOL – EIN
PRAXISBEISPIEL DER LEHRFORMATE JUST-IN-TIME TEACHING
UND GRUPPENARBEIT MIT BEARBEITUNGSSTREIFEN
Johannes Christof
Technische Universität Ilmenau
johannes.christof@tu-ilmenau.de
Abstract 1 Eine Zielstellung des Projekts „Basic Engineering School” ist es, neue Lehr- und
Lernmethoden zu erproben. Um diesem Auftrag gerecht zu werden, wurde die Lehrmethode
„Just-in-Time Teaching (JiTT)” [1] im Mathematikkurs der Modellgruppe mit Studienstart
im Wintersemester 14/15 eingeführt. Ziel der Methode ist es, aus den Studierenden aktive
Lerner zu machen, die ihre Selbstlernzeit sinnvoll nutzen können. Sie sollen sich bereits vor
den Vorlesungen eigenständig mit den neuen Lerninhalten auseinandergesetzt haben.
Dabei helfen Verständnisfragen und die Möglichkeit, Fragen an den Dozenten zu
formulieren und Vorschläge für die Vorlesung zu unterbreiten. Die Vorlesungszeit kann
anschließend dazu genutzt werden, die bei der eigenständigen Vorbereitung aufgetretenen
Fragen zu beantworten, Probleme zu klären und Sachverhalte zu vertiefen. Die zum
Mathematikkurs gehörenden Übungen wirken ebenfalls auf das Ziel einer gesteigerten
Aktivität hin. Hier können durch die Studierenden Aufgaben an der Tafel vorgestellt oder in
Gruppenarbeit besprochen werden. Die Gruppen werden mit Hilfe von Bearbeitungsstreifen
[2] eingeteilt. Außerdem gibt es noch das Angebot, schriftliche Hausaufgaben zur Korrektur
durch den Dozenten abzugeben. Lehrveranstaltungsevaluationen zeigen, dass die
Studierenden tatsächlich deutlich mehr Zeit für das Selbststudium aufwenden als ihre
Kommilitonen, die eine konventionell durchgeführte Veranstaltung besuchen. Für die
Bereitstellung aller Kursmaterialien und für die Rückmeldungen an den Dozenten wird das
Lernmanagementsystem Moodle genutzt.
In einem Vortrag könnte der Autor auf Details seiner JiTT- und Bearbeitungsstreifen-
Varianten eingehen. Die Erfahrungen des Autors beruhen dabei auf zwei Jahrgängen der
Basic Engineering School, die den Kurs vollständig durchlaufen haben und dem aktuellen
Jahrgang, der den ersten von drei Abschnitten absolviert hat.
Das Projekt „Basic Engineering School – Neue Lehr- und Lernformen in der
Ingenieurausbildung – insbesondere in der Studieneingangsphase” ist ein Projekt an der TU
Ilmenau im BMBF-Programm für bessere Studienbedingungen und mehr Qualität in der
Lehre. Seit 2017 läuft die zweite Projektphase.
Keywords: Best Practice, Just-in-Time Teaching, Bearbeitungsstreifen, Moodle, Basic
Engineering School
Abstract 2 The project „Basic Engineering School” aims at testing new teaching and
learning formats. In order to fulfil this mission, the teaching format „Just-in-Time Teaching
(JiTT)” [1] was introduced in the pilot group’s mathematics course starting in wintersemester 14/15. The format aims to turn students into active learners, who can use their self-study time meaningfully. They should deal with new learning material before attending a lecture. This process is supported by quizzes checking comprehension. Moreover, the students can ask questions to the lecturer and they can propose topics to deal with. During lecture time the questions can be answered, misconceptions can be corrected and some topics can be dealt with in more detail. The exercise lessons belonging to the course are also used to encourage students to be active. Students can present solutions to exercises at the board or the class works in small groups and discusses the exercises.The groups are formed by means of indicator strips [2]. Furthermore, the lecturer offers to check and correct written homework. Teaching evaluations show that students taking part in the author’s courses spend significantly more time on self-study than students attending a conventional mathematics course. The learning management system Moodle is used to present the learning material and to give feedback to the lecturer. The author could give a talk presenting details of his implementations of JiTT and group work using indicator strips. The author’s experience relies on two pilot groups having completed the mathematics course and the current pilot group having completed the first of three parts. The project „Basic Engineering School” offers opportunities to test the application of new teaching and learning formats in the first year of studies. It is a project at the Ilmenau University of Technology supported by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) – Quality Pact for Teaching. The second project phase started in 2017. Keywords: Best Practice, Just-in-Time Teaching, indicator strips, Moodle, Basic Engineering School Referenzen [1] http://www.hd-mint.de/lehrkonzepte/verstehen/just-in-time-teaching-jitt/, zuletzt abgerufen am 7.3.17 [2] Stocker, T.C. (2013). Effiziente Gruppenarbeit durch Bearbeitungsstreifen, Tagungsband 1. HDMINT- Symposium 2013, Nürnberg
MECHANISCH-MATHEMATISCHES MODELLIEREN ALS
PRÄDIKTOR FÜR STUDIENERFOLG IN DER EINGANGSPHASE
DES BAUINGENIEURSTUDIUMS
Elmar Dammann1 und Martin Lang2
1
Hochschule Furtwangen, 2Universität Duisburg-Essen
Elmar.Dammann@hs-furtwangen.de, Martin.Lang@uni-due.de
Abstract 1 Im Zuge der DFG-Forschergruppe ALSTER (Akademisches Lernen und
Studienerfolg in der Eingangsphase von naturwissenschaftlich-technischen Studiengängen)
werden u.a. Einflüsse auf den Studienerfolg in der Eingangsphase des Studiengangs
Bauingenieurwesen untersucht. Naturwissenschaftlich-technische Studiengänge weisen
sehr hohe Abbruchquoten auf. So ermitteln [4] für das Bauingenieurwesen eine
Studienabbruchquote von 47%. Ein Grund dafür wird u.a. in den umfangreichen
physikalisch-technischen und mathematischen Anforderungen gesehen, die innerhalb der
ersten Semester in Studienfächern wie der Mathematik oder der Technischen Mechanik
(TM) erforderlich sind. Erste Untersuchungen der Curricula zeigen eine strikte fachliche
Trennung zwischen Mathematik und Mechanik. Dabei wird die Mathematik in einem rein
mathematischen Sinn, zumeist ohne Bezüge zu mechanischen Kontexten vermittelt,
während in der TM spezielle mathematische Fähigkeiten erforderlich sind. [9] beschreibt für
Studierende der Physik die große Herausforderung die abstrakten mathematischen Inhalte
auf die jeweiligen physikalischen Inhalte zu transferieren. Für Studiengänge im
Ingenieurwesen wird die Schwierigkeit des Transfers bei [7] bestätigt. Wir nehmen an, dass
diese Fähigkeit zum Transfer für die TM große Relevanz besitzt und für Studierende,
insbesondere im ersten Studienjahr, eine der größten Herausforderungen darstellt. In
Anlehnung an [1], [2] und [8] bezeichnen wir die Fähigkeit mechanische Systeme, in
mathematische Modelle übertragen zu können als mechanisch-mathematische
Modellierung. In diesem Zusammenhang entwickelte [8] ein Modell der physikalisch-
mathematischen Modellierung, das im Rahmen des ALSTER-Projekts fächerübergreifend
angepasst wurde. Dieses Modell umfasst sechs Schritte, die mit 1) Text- und Bildverstehen,
Reorganisation, 2) Mathematisieren, Konzeptualisieren, 3) Adaptieren, Konkretisieren, 4)
Mathematisch Arbeiten, 5) Fachlich Interpretieren und 6) Evaluieren bezeichnet werden.
Für die TM zeigen curriculare Analysen von typischen Aufgaben und Lehrbüchern (bspw.
[5]), dass die erforderlichen Fähigkeiten mit diesem Modell gut beschrieben werden
können. Darüber hinaus weist [3] darauf hin, dass Modellierungsfähigkeiten im
Ingenieurberuf unabdingbar sind. Auf dieser Grundlage fragen wir, inwiefern
Modellierungsfähigkeit den Studienerfolg in der Studieneingangsphase des
Bauingenieurstudiums beeinflussen kann. Dabei definieren wir Studienerfolg primär über
die Note in relevanten Modulen. Die Stichprobe umfasst Studierende des
Bauingenieurwesens an zwei Universitäten in Deutschland. Als Testinstrumente werden
eigenentwickelte Leistungstests zum Fachwissen in der TM und zur grundlegenden,
relevanten Rechenfähigkeit, Fragebögen zu psychologischen und demographischenVariablen und schließlich ein eigenentwickelter Leistungstest zur mechanisch- mathematischen Modellierungsfähigkeit bezogen auf die TM eingesetzt. Dieser Test beinhaltet Items zu den Schritten 2, 3 und 5 des adaptierten Modells. Die Fachtests wurden in einem Längsschnittdesign an zwei Messzeitpunkten eingesetzt und ermöglichen Entwicklungsanalysen. Im Tagungs-Vortrag präsentieren wir erste Ergebnisse der Hauptstudie, die im Zeitraum von Oktober 2016 bis Februar 2017 durchgeführt wurde. In dieser Zeit haben etwa 190 Studierende an unserer Längsschnittuntersuchung teilgenommen. Darüber hinaus sind wir daran interessiert, den verwendeten Fähigkeitsbegriff und die Konzeptionen unserer Fachtests zu diskutieren. Keywords: Modellierungsfähigkeit, Technische Mechanik, Studienerfolg, Längsschnittuntersuchung Abstract 2 The DFG-research group ALSTER (Academic learning and study in the entry phase of science and technology study programs) is a survey, which examines for example influences on study success in civil engineering during the first-year university program. There is a high dropout of university students especially in technical or science study programs. For instance, for civil engineering, [4] report a quote of 47% of students who quit their studies prematurely, that is, during the first months. One reason might be that the first-year program in civil engineering already requires elaborate and combined physical- technical and mathematical abilities. These abilities are meant to be fostered in courses like Mathematics and Technical Mechanics (TM). However, first analyses of the curricula of these courses show a strict separation of the topics. Mathematics is taught in a pure mathematical way without considering engineering contexts, while in TM, specific mathematics abilities are required. [9] describes the big challenge for physics students to transfer abstract mathematics to the respective specific mechanical contents. The same arguments for engineers can be found in [7]. We thus assume that the ability to transfer mathematics into different topics in TM is the major challenge for students, especially during the first year of studies. In accordance with [1], [2] and [8] we call this transfer mechanical-mathematical modeling. In this regard, [8] developed a physical-mathematical model of modeling, which was adapted interdisciplinary in the ALSTER project. The model includes six steps, which are called 1) Understanding, 2) Mathematizing, 3) Adapting, 4) Calculating, 5) content specific Interpreting and 6) Evaluating. After curricular analysis of typical tasks and textbooks in TM (in the first year) we deem it suitable to describe abilities required in TM studies with this model. Furthermore, [3] presents assumptions that modeling for structural engineers can be seen as an ability of everyday work. Therefore, our main research question is, whether mechanical-mathematical modeling abilities can predict study success in civil engineering. Study success is primarily defined by grades in relevant courses. Our sample includes first-year students of civil engineering at two German universities. As test instruments, we use a self-developed test for measuring civil engineering content knowledge in TM and for measuring mathematical abilities, surveys to assess psychological and demographical variables and finally a self-developed test for measuring modeling abilities in TM. This latter test will map the steps 2, 3 and 5 of the adapted model. The content specific tests were used in a longitudinal design at two times of measurement and allow analysis of students content development. At the IPW 2017 we
will present first results of our project, for which the main study is currently conducted since October 2016 and until February 2017. During this time about 190 students in their first year of civil engineering education participate in our longitudinal survey. Furthermore were are interested to discuss our definition of content abilities and our conception of the content specific tests. Keywords: Modeling Abilities, Technical Mechanics, Study Success, Longitudinal Design Referenzen [1] Blum, W. (2007). Mathematisches Modellieren – zu schwer für Schüler und Lehrer? [Mathematical modeling – too difficult for students and teachers?] Online: Beiträge zum Mathematikunterricht. www.mathematik.tu-dortmund.de/ieem/ Access: 11.10.2015. [2] Borromeo-Ferri, R., Grünewald, S., & Kaiser, G. (2013). Effekte kurzzeitiger Interventionen auf die Entwicklung von Modellierungskompetenzen. [Effects of short-term interventions on the development of modeling competencies.] In: Borromeo-Ferri R., Greefrath, G. & Kaiser, G. (Hrsg.) (2013). Mathematisches Modellieren für Schule und Hochschule. (S. 41–56). Wiesbaden: Springer Spektrum. [3] Gainsburg, J. (2006). The mathematical modeling of structural engineers. Retrieved from http://scholarworks.csun.edu. [4] Heublein, U., Richter, J., Schmelzer, R., & Sommer, D. (2012). Die Entwicklung der Schwund- und Studienabbruchquoten an den deutschen Hochschulen. Statistische Berechnungen auf der Basis des Absolventenjahrgangs 2010. [The development of diminution and study dropout rates at German universities. Statistical calculations for the graduation year 2010.] Hannover: HIS GmbH. [5] Magnus, K. and Müller-Slany, H. H. (2005). Grundlagen der Technischen Mechanik [Basics of technical mechanics]. 7. Auflage. Wiesbaden: Springer Fachmedien. [6] Pollak, H. (1979). The Interaction between Mathematics and Other School Subjects. In: UNESCO (Hrsg.): New Trends in Mathematics Teaching IV. (S. 232 – 248). Paris. [7] Tekkaya, A. E., Jeschke, S., Petermann, M., May, D., Friese, N., Ernst, C., Lenz, S., Müller, K., & Schuster, K. (2013). Innovationen für die Zukunft der Lehre in den Ingenieurwissenschaften. [Innovations for future teaching in engineering.] Aachen. Bochum. Dortmund. [8] Trump, S. (2015). Mathematik in der Physik der Sekundarstufe II!? Eine systematische Analyse zur notwendigen Mathematik in der Physik der Sekundarstufe II sowie eine Benennung notwendiger mathematischer Fertigkeiten für einen flexiblen Umgang mit Mathematik beim Lösen physikalisch- mathematischer Probleme im Rahmen der Schul- und Hochschulbildung Mathematics in Physics in the secondary level!? A systematic analysis about mathematics needed in secondary level physics and a naming of necessary mathematic abilities for a flexible handling in physical-mathematical problem solving at school and university education (translated by author)]. Berlin: Logos. [9] Winkelman, P. (2009). Perceptions of mathematics in engineering. European Journal of Engineering Education 34 (4), 305-316.
VIRTUELLES SCHWEIßEN – DIGITALE LERNMÖGLICHKEITEN
UND DIDAKTISCHE POTENZIALE EINER SIMULATION FÜR
LEHRENDE UND LERNENDE
Christian Daniel1 , Sven Schulte2 , Maren Petersen1
1
Institut Technik und Bildung, Universität Bremen
2
Lehrstuhl für internationale Bildungskooperation, Berufs- und Betriebspädagogik,
Technische Universität Dortmund
christian.daniel@uni-bremen.de, sven.schulte@tu-dortmund.de, maren.petersen@uni-
bremen.de
Abstract 1 Im Rahmen des Projekts „Medieneinsatz in der Schweißausbildung” (MESA)
erfolgt die Entwicklung eines didaktischen Konzepts, welches für das mit digitalen Medien
unterstützte Lernen in der Aus- und Weiterbildung in Berufsschulen, überbetrieblichen
Ausbildungszentren sowie im zertifizierenden Fachverband zum Einsatz kommt. In diesem
Zusammenhang stellt der Beitrag die Entwicklung des zugehörigen, modularen
Lernkonzepts auf Basis von Lern- und Arbeitsaufgaben dar, die mittels eines Blended-
Learning-Ansatzes und mit einem ganzheitlichen, handlungsorientierten Lehr-Lernanspruch
umgesetzt werden.
Das Ziel des Forschungsprojekts MESA ist es, die neuen didaktischen Möglichkeiten zu
erproben, die sich mit Hilfe digitaler Medien und Anwendungen ergeben. Kern des
vorliegenden Projekts stellt ein Schweißsimulator zur praktischen Anwendung dar sowie
eine Schweiß-App für das Erlernen von Grundbegriffen und für die Sprachförderung im
Hinblick auf Schüler/innen mit Migrationshintergrund. Weiterhin wird eine E-Learning-
Plattform für das selbstorganisierte Lernen der fachlichen Grundlagen sowie für
Übungszwecke und fachlichen Austausch realisiert. Die Forschungsfrage untersucht, wie der
Simulator in verschiedenen Lern-Settings sowie an unterschiedlichen Lernorten eingesetzt
werden kann. Die Erprobung und Evaluation des didaktischen Ansatzes zielt darauf ab, die
Frage zu beantworten, wo nachhaltigeres und effektiveres Lernen gefördert werden kann
und wo ggf. auch Grenzen der Simulation sowie der Digitalisierung in der beruflichen
Bildung gesetzt sind.
Die dargestellten digitalen Entwicklungen bieten, abweichend von konventionellen
Vermittlungsmethoden, neue Chancen für die Gestaltung von Lehr-Lernsituationen. Aus
diesem Grund wird im Rahmen des Forschungsvorhabens untersucht, welche
Gestaltungsmöglichkeiten der Einsatz von Schweißsimulatoren, unterstützt durch App und
E-Learning-Plattform, bietet. Dabei wird eine Verknüpfung des Erlernens von einerseits
fachlichem Grundlagenwissen und andererseits ein möglichst realitätsbezogenes,
arbeitsprozessorientiertes Lernen umgesetzt. Hierzu wird der etablierte Ansatz der Lern-
und Arbeitsaufgaben im Kontext von realitätsbezogenen Kunden- bzw. Fertigungsaufträgen
umgesetzt. Gleichzeitig ist das entwickelte didaktische Konzept auf die grundlegende
Schweißausbildung sowie ebenfalls für die Fortbildung und für Train-the-Trainer-Situationen ausgelegt. So lassen sich Synergien und Anknüpfungspunkte (z.B. im Sinne der Lernortkooperation) für die unterschiedlichen Zielgruppen nutzen. Zudem werden multiple Lernorte gezielt eingesetzt, um situationsgerecht auf spezielle Lerninhalte sowie auf die Anforderungen der Lernenden oder auf die Rahmenbedingungen in der Aus- und Weiterbildung einzugehen. Auf diese Weise stellt das entwickelte didaktische Konzept unter Einsatz von digitalen Medien einen Beitrag auf dem Weg hin zu einer ganzheitlichen und nachhaltigen Schweißausbildung dar. Keywords: Lernen mit Simulatoren, Lehr-Lernprozesse für Schweißverfahren, Didaktisches Konzept Abstract 2 Within the research project “Use of media in the training of welding” (MESA) a didactical concept supporting learning with digital media is developed which is applied in vocational training, corporate education and training centers as well as in the certificate assigning professional association. In this context the present contribution introduces the corresponding modular learning concept based on learn and work assignments. It is implemented by using a blended learning approach and by demand on learning in an integrated activity-oriented way. The aim of the research project MESA is to bring the new didactical possibilities on trial which arise from digital media and applications. The core of the present project is represented by a welding simulator for practical application as well as by a welding app for learning of basic terms and definitions and for linguistic support in terms of trainees with a migration background. Furthermore an E-learning platform is realized for self-organized learning of technical fundamentals as well as for purposes of practicing and professional intercommunication. The research question examines how the simulator can be utilized in different learn settings as well as at different learning locations. The trial and evaluation of the didactical approach pursues to answer the question where there occurs the enhancement of sustainable and effective learning effects and where there prevail possible limitations in using the simulator and in digitization of professional training. The presented development in a digital way of training provides new chances for the design of teaching and learning situations in contrast to conventional methods of education. For this reason the range of possibilities provided by the utilization of welding simulators with support by an app and an E-Learning-platform is examined in the present research project. In this context the connection between learning technical fundamental knowledge on the one hand and learning in a reality based and work process oriented environment on the other hand is realized. Therefore the established approach of learn and work assignments is implemented in context with reality based customer and manufacturing orders. At the same time the developed didactical concept is designed for a basic welding training as well as for advanced training and train-the-trainer situations. In this way synergy and connection points (e.g. in cooperation of learning locations) can be exploited when addressing diverse target groups. Furthermore multiple learning locations are used purposely to address distinctive learning contents in specific situations and to respond to needs of trainees or to boundary conditions in the education and training environment. In
this way the developed didactical concept using digital media contributes to an integrated and sustainable training for welding. Keywords: Learning with simulators, teaching and learning for welding processes, pedagogic concepts
BLICKBASIERTE ANALYSE EINER BAUGRUPPENZEICHNUNG
Ali Daryusi, Milena Kesenheimer, Yasar Daryousi
Hochschule Offenburg
ali.daryusi@hs-offenburg.de, milena.kesenheimer@hs-offenburg.de,
yasar.daryousi@hs-offenburg.de
Abstract 1 Im Rahmen der Konstruktionsausbildung an der Hochschule Offenburg wird die
Lehre im Fach Technische Dokumentation fortlaufend optimiert. In der vorliegenden
Untersuchung wurden 34 Maschinenbau-Studierende im Alter von 19 bis 29 Jahren mithilfe
einer Eye-Tracking- und einer Videokamera bei der Analyse einer Konstruktion beobachtet.
Hierzu mussten die Probanden zunächst die Funktion einer Baugruppe (Parallelgreifer)
beschreiben, anschließend die erwähnte Konstruktion gedanklich demontieren, um ein
beschädigtes Bauteil (Zylinderstift) konstruktionsgerecht auszutauschen. Ziel der
Untersuchung war es, die praktische Fähigkeit von Studierenden beim Lesen, Verstehen und
Analysieren von komplexen technischen Darstellungen zu fördern. Die Auswertung der
Augenbewegungen lässt die Schlussfolgerung zu, dass einerseits die zunehmende
Digitalisierung der Gesellschaft zu einem punktuellen und flüchtigen
Wahrnehmungsverhalten führt und andererseits, dass unter den Studierenden eine große
Unsicherheit im Umgang mit technischen Zeichnungen herrscht. Die Analyse der
Videoaufzeichnungen zeigt eine größtenteils nicht fachspezifische und ungenaue
Ausdrucksweise der Probanden sowie eine mangelhafte Verwendung technischer
Fachbegriffe. Die Übertragbarkeit der erzielten Ergebnisse auf andere technische Aufgaben
ist Bestandteil weiterer Untersuchungen.
Stichwörter: Technisches Zeichnen, Lese- und Verstehensfähigkeit, Eye Tracking, Didaktik.
Abstract: At the Offenburg University of Applied Sciences, the subject of technical
documentation is continually being optimised. In the present study, 34 mechanical
engineering students between the ages of 19 and 29 were observed using an eye tracking
camera and a video camera while analysing a design. The first task of the subject was to
describe the function of the assembly (parallel gripper). The second task was to mentally
dismantle the parallel gripper in order to replace a damaged component (cylindrical pin).
The purpose of the present study was to promote the students’ ability to read, understand
and analyze complex technical representations. The evaluation of the eye movement
suggests that, on the one hand, the increasing digitalization of society leads to a shorter
attention span, and, on the other hand, that there is a great deal of uncertainty among the
students in the handling of technical drawings. The analysis of the video recordings shows a
largely non-technical and inaccurate terminology of the subjects as well as an inadequate
use of technical terms. The transferability of the results to other technical tasks is part of
further studies.
Keywords: technical drawing, ability to read and write, eye tracking, didactics.KURSKONZEPT „TECHNIK DER MENSCH-MASCHINE-
INTERAKTION“ AM BEISPIEL HUMANOIDER ROBOTER
Andrea Dederichs-Koch, Ulrike Zwiers1 und Ralph Dreher2
1
Hochschule Bochum, Fachbereich Mechatronik und Maschinenbau, 44801 Bochum
andrea.dederichs-koch@hs-bochum.de, ulrike.zwiers@hs-bochum.de
2
Universität Siegen, Lehrstuhl für Didaktik der Technik am Berufskolleg, 57076 Siegen,
dreher.tvd@uni-siegen.de
Abstract 1 Die Gestaltung der Mensch-Maschine-Interaktion am Beispiel humanoider
Roboter kann nicht nur als programmtechnische Aufgabe verstanden werden, sondern wirft
Fragen auf, die über die eigentliche Vermittlung von technischem Wissen hinaus gehen. So
besteht zum einen ein komplexer Zusammenhang zwischen dem konstruktiven Aufbau einer
Maschine (Roboter), den verwendeten Sensoren und Aktoren und den Möglichkeiten und
Grenzen bei der Gestaltung der Mensch-Maschine-Interaktion. Zum anderen erscheint die
(Roboter-)Technologie soweit entwickelt, dass sie den Anwender zuweilen vergessen lässt,
dass es sich um eine Maschine handelt. Dies zeigen auch zahlreiche Forschungsarbeiten, in
denen der Einsatz humanoider Roboter als Tutor oder als Interaktionspartner in der
Autismus-Therapie untersucht wird.
Im Rahmen des hier vorgestellten Kurskonzeptes soll daher nicht nur ein Ansatz zur
Vermittlung technischer Zusammenhänge, sondern auch die kritische Auseinandersetzung
mit der Anwendung und Gestaltung zukünftiger Technologien auf dem Feld der Mensch-
Maschine-Interaktion aufgezeigt werden. Die Umsetzung erfolgt praxisorientiert am
Beispiel des humanoiden NAO-Roboters und des Robotis OP2.
Keywords: Mensch-Maschine-Interaktion, Robotik, Programmsysteme
Abstract 2 Using humanoid robots as a subject for the design of Human-machine
interaction involves on the one hand the programming of an application, on the other hand
evokes questions besides teaching technological knowledge. There is a deep dependancy
between the construction of the machine (robot) and the possibilities of designing its
interface towards the environment. New humanoid robot technologies create lifelike
behavior and are intended to overshadow the technical aspects, which is confirmed by
research projects that, for example, investigate the use of humanoid robots as a tutor or in
autism therapy.
So the presented course concept enhances the teaching of technological knowledge and
also encourage to critical reflect application design and realization of future technologies in
the field of Human-machine interaction. The course concept is implemented in a practical
approach using the humanoid NAO-robot and the Robotis OP2.
Keywords: Human-machine interaction, Robotics, Programs, SystemsCONCURRENT MULTIPLE CAREERS IN ENGINEERING AND
VOCATIONAL TRAINING:
A NEW APPROACH ENGAGING THE TEACHER SHORTAGE
Alphons Dehing and Cornelis A. van Dorp
Fontys University of Applied Sciences
a.dehing@fontys.nl, k.vandorp@fontys.nl
Abstract 1 A growing shortage of teaching staff threatens the continuity of the technology
teaching base in Dutch preparatory and senior vocational education. This is the
consequence of combined effect of retirement of teaching staff and the monotone decrease
in the enrolment of students in teacher education. For this drop of attractiveness of the
teaching profession a number of reasons could be identified.
Firstly, the teaching profession is no longer the only way for social raise for experienced
technicians – as it was in the 1970’s when many teachers almost into retirement now,
entered the teaching profession. Secondly, as over time the professional teachers gradually
become disconnected from engineering professionals in the dynamic engineering world, the
teaching profession is to a certain extend a dead end career. This disconnection proved also
to be a threat for contemporary technical vocational education and training. Thirdly,
compared to engineering industry, salary in education is far less attractive. The fall back
solution for the growing shortage, by hiring professionals working in industry for teaching
purpose is only part of a sustainable solution.
Teacher training institutes, industry, and vocational education have commonly identified
the teaching staff problem and agreed upon a more fundamental approach to provide
sufficient competent teaching staff for sustainable contemporary vocational teaching and
training. Important element of the new approach is the introduction of concurrent multiple
careers in engineering and vocational training, also known as circularity of careers between
being an engineering and being a teaching engineer in vocational education. Industry
provides competent engineers to be educated and trained as teaching professional who,
can make a career both in industry and in education. The teacher training institutes provide
the training and the internships in education.
Although the principal solution of concurrent multiple careers for engineers looks promising
and will increase diversity in the teaching ranks, a number of issues arose. One issue is the
legal position of the teaching professional which has to be redefined in relation to the
professional teacher. Another issue is the competency profile. As the teaching professional
will focus on subject teaching and skills training, the required training skills are not identical
to those of the professional teacher. Next, there is the issue of sustaining circularity and
embedding a hybrid outlook on careers already within technology curricula of young
engineering students so the option of current multiple careers becomes a logical one later
in life. Last but not least, the value proposition for industry and education to embrace
circular careers must be made more explicit and turn to a win-win position.At the moment, a number of pilots projects has been initiated to investigate the issues and propose solutions. As a durable provision of teaching staff for technical vocational education is critical, the ministry of education welcomed the initiative and supports the project. Keywords: multiple career, teacher education, circular career
INTERAKTIVE ANSÄTZE ZUR VERMITTLUNG VON
PRGRAMMIERFÄHIGKEITEN IM RAHMEN DES
INGENIEURSTUDIUMS
Ulf Döring und Sabine Fincke
TU Ilmenau
ulf.doering@tu-ilmenau.de, sabine.fincke@tu-ilmenau.de
Abstract 1 Im Rahmen des Moduls „Algorithmen und Programmierung” sollen angehende
Ingenieure in ihrem ersten Semester an der TU Ilmenau neben einem Grundwissen zu
Algorithmen auch Programmierfähigkeiten erwerben. Vorkenntnisse und Motivation bei
den Studierenden weisen ein sehr breites Spektrum auf. Dies reicht von „geübt im
Programmieren“ bis hin zu „kann sich nur sehr schwer in Programmierkonzepte
hineindenken“ oder „hat eine Aversion gegen das Programmieren“. In den vergangenen
Jahren zeigte es sich immer wieder, dass zum einen mit entsprechender Motivation,
individueller Betreuung und stetigem Üben grundlegende Verständnisprobleme meist
behoben werden können und sich die Studierenden bezüglich ihrer Programmierfähigkeiten
dazu befähigen lassen einfache Programme zu schreiben. Zum anderen können durch
entsprechend anspruchsvollere Aufgaben und Lösungshinweise auch Fortgeschrittenen
neue Kenntnisse vermittelt werden. Wie so oft setzt jedoch der leistbare
Betreuungsaufwand den Lehrenden hierbei Grenzen.
Um Übungsleiter und Tutoren von der Erörterung leicht zu erkennender und zu erklärender
Probleme zu entlasten sollen vermehrt interaktive Ansätze genutzt werden. Die dabei
freigesetzte Zeit lässt sich dann zur individuellen Klärung schwererer Probleme sowie zur
schrittweisen Erweiterung des interaktiven Lehrsystems nutzen. Aktuell liegt der Fokus auf
der Entwicklung sogenannter Aufgabengeneratoren. Diese dienen neben der reinen
Aufgabenerstellung auch der Lösungsbewertung, der Beispiellösungserstellung sowie der
Lösungserörterung. Insbesondere durch die Lösungserörterung sollen Aufgabengeneratoren
zum Erhalt von Motivation bei den Studierenden beitragen und das selbstbestimmte Lernen
unterstützen. Aus Sicht der Lehrenden ist zudem die einfachere Analyse von Defiziten sehr
nützlich, denn die automatisch bewerteten Lösungen lassen sich im Kontext von Flipped-
Classroom-Ansätzen sehr gut zur zielgerichteteren Behebung von Wissenslücken nutzen.
Keywords: Aufgabengeneratoren, automatische Lösungsbewertung, automatische
Beispiellösungserstellung, automatische Lösungserörterung
Abstract 2 Within the scope of the module “Algorithms and Programming” engineering
students of the TU Ilmenau shall in the first semester acquire basic knowledge concerning
algorithms as well as programming skills. There is a wide variety of previous knowledge and
motivation of the students. We see “practiced in programming”, “has difficulties to
understand programming concepts” as well as “has an aversion to programming”. Based
on appropriate motivation, individual assistance and continuous training it was in the lastyears often possible to overcome fundamental problems of understanding and to provide students with programming skills which are sufficient to write at least simple programs. On the other hand it was also possible to extend the knowledge of advanced programmers by providing them with challenging tasks and more extensive solution details. But as usual the affordable assistance effort limits the teaching activities. To relieve trainers and tutors from explanations of problems which can easily be detected and easily be explained, interactive approaches shall be used more often. The released time can be used for the individual clarification of more sophisticated problems as well as the successive enhancement of the interactive teaching system. Currently the focus is on the development of so called task generators. Those are used for generating tasks but also for the evaluation of solutions, the generation of example solutions and the explanation of solutions. Especially the explanation of solutions allows task generators to keep students motivated and to support them during self-controlled learning phases. For teachers it is very useful that deficits can be analyzed easier, because in the context of flipped classroom approaches automatically evaluated solutions can be used for a more target-oriented elimination of knowledge gaps. Keywords: task generators, automatic evaluation of solutions, automatic generation of solution examples, automatic explanation of solutions
ELIXIER – DIDAKTISCH-TECHNOLOGISCHE KONZEPTION
EINER MIXED-REALITY-EXPERIMENTIERUMGEBUNG
Dorothee Ermel1, Jürgen Kirstein1, Sebastian Haase1, Christian Saul2 und Holger Großmann2
1
Freie Universität Berlin, 2Fraunhofer IDMT
dorothee.ermel@fu-berlin.de, juergen.kirstein@fu-berlin.de,
sebastian.haase@fu-berlin.de,
christian.saul@idmt.fraunhofer.de, holger.grossmann@idmt.fraunhofer.de
Abstract 1 Ziel des Forschungsprojekts “Erfahrungsbasiertes Lernen durch interaktives
Experimentieren in erweiterten Realumgebungen - ELIXIER” ist die Verbesserung
experimenteller Praktika in der ingenieur-technischen Aus- und Weiterbildung. Eine
intelligente Mixed-Reality-Experimentierumgebung ermöglicht dazu eine nahtlose
Lernbegleitung (Seamless Learning) über alle Phasen des Experimentierzyklus (Orientieren -
Vorbereiten - Durchführen - Nachbereiten).
Die technologische Umsetzung, Demonstration und Evaluation orientiert sich an folgendem
didaktischen Konzept: Die Integration multimedialer und interaktiver Elemente erweitert
die Experimentiererfahrung und verbessert den Kompetenzerwerb. Der Lernprozess wird
durch die Echtzeit-Analyse von Handlungen und Experimentzuständen und über die
intelligente Vernetzung aller Komponenten in einer webbasierten Infrastrukturlösung im
“Seamless Smart Lab (S2L)” unterstützt. Eine tutorielle Assistenz begleitet den
Experimentierzyklus und stellt bedarfsgerecht Informationen und weiterführende Hinweise
zur Verfügung. Ziel ist das weitgehend selbstständige Lernen mit dem Experiment.
“Interaktive Bildschirmexperimente (IBE)” [1] unterstützen die handlungsorientierte
Vorbereitung auf das reale Experiment. Zusätzlich dienen IBE des individuellen (realen)
Experiments der Nachbereitung, zur Reflexion und Vernetzung. So lässt sich experimentelle
Erfahrung mit dem individuellen Wissensportfolio verbinden [2].
Der Beitrag führt das Format der Mixed-Reality-Experimente ein. Der damit verbundene
didaktische Mehrwert steht im Mittelpunkt der Betrachtungen. Auch Einblicke in die
technologische Umsetzung des S2L-Demonstrators werden gegeben. Ergebnisse erster
Nutzerstudien geben Impulse für weitere Entwicklungen in diesem aktuellen
Forschungsfeld. Das Projekt wird im Rahmen des Förderschwerpunkts “Mensch-Technik-
Interaktion / Erfahrbares Lernen“ durch das BMBF gefördert. Es erfolgt in Zusammenarbeit
von Projektpartnern aus Forschung, Kreativwirtschaft und Lehrmittelindustrie.
Keywords: Mixed-Reality, experimentelle Praktika, Seamless Learning, tutorielle Assistenz
Abstract 2 The aim of the research project "Experiential Learning by Interactive
Experimentation in Extended Real Environments - ELIXIER" is the improvement of
experimental practical courses in engineering and technical education. An intelligent mixed-Sie können auch lesen
